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安科瑞分布式儲能監(jiān)控系統在晉億實業(yè)5MW分布式儲能項目中的應用

瀏覽次數:480更新日期:2024-10-11


要:隨著全球能源結構的轉型和可再生能源的快速發(fā)展,儲能技術逐漸成為調節(jié)能源供需、提高能源利用效率的關鍵環(huán)節(jié),在這一背景下,分布式儲能系統應運而生,成為應對能源不穩(wěn)定性與波動性的有效手段。分布式儲能借助小型化、模塊化的儲能設備,能夠在用戶端進行能量的存儲與釋放,從而實現對局部電網的靈活調節(jié),這種系統不僅能夠有效平衡可再生能源(如太陽能和風能)在發(fā)電過程中的間歇性和不穩(wěn)定性,還能在電力需求高峰時提供可靠的電力支持,減輕對電網的壓力。本文介紹了安科瑞Acrel-1000DP分布式儲能監(jiān)控系統在浙江嘉興晉億實業(yè)5MW分布式儲能項目中的應用,該系統通過設計控制策略優(yōu)化了企業(yè)的能源管理,可以有效降低電力成本、確保生產活動的連續(xù)性和穩(wěn)定性。

 

關鍵詞:分布式儲能;控制策略;能源管理

1. 項目概述

晉億實業(yè)股份有限公司位于浙江省嘉興市嘉善縣惠民街道松海路66號廠區(qū),屬于220kV東云變供區(qū),由東云變35kV晉流683線供電。

晉億實業(yè)5MW分布式儲能項目(以下簡稱“本項目")是某新能源科技有限公司在晉億實業(yè)廠區(qū)內空地新建的一期規(guī)模為5MW/10MWh的鉛碳電池儲能系統(已取得備案2401-330421-04-01-898044),接入晉億實業(yè)股份有限公司配電房10kV母線。儲能系統平時用以給晉億實業(yè)股份有限公司廠區(qū)日常生產負荷削峰填谷,運行模式為每天固定時間“兩充兩放",充電時間為0:00-7:00、1100-13:00,放電時間為9:00-11:0015:00-17:00,正常情況下儲能系統所發(fā)電量“自發(fā)自用,不上網"。

2. 配電房現狀

晉億實業(yè)股份有限公司廠區(qū)內建設有35kV配電房1座,變壓器2臺,1#主變容量12500kVA,2#主變容量5000kVA,10kV采用單母分段接線模式。

負荷方面,2023晉億實業(yè)股份有限公司最大下送功率約14.4MW,最大負載率約為82.44%,年平均負載率約68.57%;電源方面,晉億實業(yè)目前已有5.03MWp光伏接入10kVI段母線上,通過1#主變上傳至35kV晉流683。

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 2.1配電房現狀電氣主接線

3. 分布式儲能設計

本項目在嘉善縣惠民街道松海路66號晉億實業(yè)廠區(qū)配電房東南側空地位置建造5MW/10MWh儲能項目工程,距離晉億實業(yè)股份有限公司距離約100米。

儲能單元由儲能一體柜、變壓器、匯流站組成。本項目配置儲能容量為186kW/372kWh的磷酸鐵鋰儲能一體柜27臺,3000kVA變壓器1臺,2500kVA變壓器1臺,并建設一座10kV開關艙。本次15186kW/372kWh(即2790kW/5580kWh)的磷酸鐵鋰儲能一體柜接入13000kVA升壓變,12186kW/372kWh(即2232kW/4464kWh)的磷酸鐵鋰儲能一體柜接入12500kVA升壓變,將直流電逆變?yōu)?/span>690V交流電,最后升壓變高壓側以10kV電壓等級接入210kV開關艙的進線柜。

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 3.1 儲能站接入電氣主接線圖

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 3.2 儲能站平面布置圖

4. 技術方案

本項目引入Acrel-1000DP分布式儲能監(jiān)控系統,對整個儲能站進行監(jiān)測控制,并通過設計控制策略做到削峰填谷,即在電價處于峰價時放電,電價處于谷價時充電,每天固定時間兩充兩放,通過峰谷差價回收投資。

儲能10kV開關艙進線柜配置線路保護裝置,做到階段式方向過流保護;并網柜配備防孤島保護裝置,在非計劃孤島情況下使儲能系統脫離電網側;就地箱變配備箱變測控裝置,實時監(jiān)測變壓器的運行狀態(tài),收集電流、電壓、溫度等關鍵參數,并通過數據分析及時發(fā)現潛在故障,同時裝置也支持遠程監(jiān)控和數據傳輸。

儲能電站接入系統后,接入嘉善調度。本項目采用光纖以太網技術通信方式,光纜線路為:晉億實業(yè)儲能電站—光通信—東云變—光通信—嘉善供電公司,儲能站接入光纖須配置光端機、路由器以及電力專用縱向加密裝置。

4.1. 安全自動裝置

1AM6-FE頻率電壓緊急控制裝置

裝置能夠實時監(jiān)測電網的頻率和電壓,一旦檢測到超出設定范圍的異常情況,立即啟動控制策略,通過調整發(fā)電機出力、切除部分負荷或投入補償設備等方式,快速恢復電網的頻率和電壓至正常水平,確保電力供應的連續(xù)性和可靠性。

2AM5SE-IS防孤島裝置

在電網失電的情況下,分布式電源未能夠及時與電網斷開連接,會形成孤島狀態(tài),這種狀態(tài)可能造成分布式電源不可控、電網恢復時的電壓和頻率不匹配等問題,也可能導致電力工作人員在不知情的情況下進行危險的操作。防孤島裝置通過實時監(jiān)測電網狀態(tài),一旦檢測到電網斷電,能夠在規(guī)定的時間內迅速切斷分布式電源與電網的連接,從而保障電網的安全運行和維修人員的人身安全。

4.2. 箱變測控裝置

AM6-PWC箱變測控裝置是集保護、測控、通訊一體化的裝置,全稱為箱式變電站測控裝置,用于箱變的監(jiān)控和控制。裝置能夠對變壓器的溫度、電流、電壓、負荷等關鍵參數進行全面監(jiān)測,通過實時分析及時發(fā)現設備故障及潛在的安全隱患,同時,裝置還具備過載保護、短路保護、過溫保護等保護功能與遠程監(jiān)控、數據傳輸功能。

4.3. 控制策略

設計儲能充放電原則是在尖峰時段全部放電,高峰時段根據負荷情況調整儲能變流器功率,保證儲能電池電量全部消納。為防止電池充電過程中晉億實業(yè)配變負荷過大超過限額,或者正常運行時配變負荷過小導致儲能放電上送,對配變負荷進行實時監(jiān)測,為儲能系統設定充/放電負荷限值PP

電價處于谷價且P配變P時,儲能系統進行充電;

電價處于峰價且P配變P時,儲能系統進行放電。

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 4.1 儲能系統運行控制策略

5. 系統結構

本項目系統結構采用分層分布式架構,能夠高效、穩(wěn)定地運行,滿足現代工業(yè)自動化的需求,為企業(yè)提供強有力的技術支持,主要分為站控層、通信層和設備層三個核心部分:

站控層作為系統的管理與控制中心,承擔著對整個系統的集中監(jiān)控和管理功能。操作員可以通過該層實時監(jiān)測系統狀態(tài),進行數據分析與處理。

通信層負責信息傳遞與數據交互,確保各個設備和系統組件之間能夠無縫連接與協同工作。此層不僅支持多種網絡拓撲結構,還能夠根據實際應用場景的不同規(guī)模和需求進行靈活調整,極大地增強了系統的靈活性和可擴展性。

設備層包含各種硬件設備,是系統的基礎執(zhí)行單元。這些設備不僅負責實時采集現場數據,還能根據上級指令執(zhí)行控制操作,是實現自動化操作的核心組成部分。

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 5.1系統拓撲圖

項目配置設備清單如下表所示:

5.1 方案設備列表

安裝位置

型號

數量

功能

配電室
監(jiān)控主機操作臺
1套)

Acrel-1000DP
linux內核單機)

分布式儲能監(jiān)控主機

1

具有保護、控制、通信、測量等功能,可實現儲能站的全功能綜合自動化管理

預制艙二次艙
安全自動裝置屏
2面)

APView500PV
電能質量在線監(jiān)測裝置

1

采集監(jiān)測諧波、電壓暫升/暫降/中斷、閃變、電壓不平衡度,事件記錄、測量控制

AM5SE-IS
防孤島保護裝置

1

當發(fā)生孤島現象時,可以快速切除并網點,使本地與電網側快速脫離,保證電站和操作人員安全

AM6-FE
頻率電壓緊急控制裝置

1

當電力系統發(fā)生突發(fā)性故障或負荷波動時,裝置按照電網調度機構的要求調節(jié)電力系統的頻率和電壓水平

就地分散安裝

AM6-PWC
箱變測控裝置

2

數據監(jiān)測;錄波;非電量保護、三段式電流保護、零序電流保護、過電壓保護、低電壓保護、零序過壓保護;多種規(guī)約自由配置和轉換

AM5SE-F
線路保護裝置

4

三段式過流保護、反時限過流保護、失壓跳閘、過電壓保護

SF1224
工業(yè)網絡交換機

1

站內通信組網

ATS1200GB
對時裝置

1

獲取GPSBD雙時鐘數據,為站內設備、系統提供對時功能

ANet-2E8S1
通訊管理機

1

數據采集及上傳

ANet-2E4SM+ANet485*3
通訊管理機

1

數據采集及上傳

6. 現場圖片

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7. 系統功能

7.1. 系統總覽

主要展示本系統的儲能裝機容量、儲能當前充放電量、收益、SOC變化曲線以及電量變化曲線。

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7.1 系統總覽

7.2. PCS監(jiān)控

PCS作為儲能系統與電網之間的橋梁,負責控制電池的充放電過程,將電池存儲的直流電能轉換為交流電能,或者將交流電能轉換為直流電能以存儲在電池中。系統監(jiān)測顯示PCS的運行狀態(tài)、運行參數限值,交直流側的運行狀態(tài)、運行參數數據,系統對PCS的監(jiān)控是確保儲能系統高效、安全運行的關鍵。

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 7.2 PCS狀態(tài)監(jiān)測界面

7.3. 電池監(jiān)控

系統的電池監(jiān)控是確保電池組安全、高效運行的關鍵。通過實時監(jiān)測電池的電壓、電流、溫度等關鍵參數,電池管理系統(BMS)能夠及時調整電池的工作狀態(tài),延長電池的使用壽命,并提高整個系統的效率和安全性。

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 7.3 電池簇監(jiān)控界面

7.4. 策略配置

通過策略配置,系統可以根據電網需求、可再生能源發(fā)電特性以及用戶用電模式,自動調整充放電行為,以達到削峰填谷、提高電網穩(wěn)定性、降低運行成本等目的

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 7.4 策略配置界面

8. 結語

在當前能源轉型的背景下,分布式儲能系統與新能源發(fā)電的結合,正逐漸成為電力市場中一種重要的解決方案。通過合理設計控制策略,系統能夠有效地與電網價格進行互動,實現峰谷套利和平滑輸出,從而提升整體電力系統的經濟性和穩(wěn)定性。此外,隨著智能電網技術的發(fā)展,系統的控制策略可以進一步優(yōu)化這種基于大數據和人工智能的控制方式,將為分布式儲能的經濟效益和操作效率提供強有力的支持??偟膩碚f,分布式儲能系統結合新能源發(fā)電的解決方案,不僅為電力市場帶來了新的盈利模式,也為實現可持續(xù)發(fā)展目標貢獻了重要力量。


參考文獻

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